Xu hướng tìm kiếm thảo dược từ chi xương rồng
Các loài xương rồng thuộc chi Opuntia từ lâu đã được con người sử dụng làm thực phẩm và vị thuốc dân gian nhằm hỗ trợ sức khỏe [1]. Tại Việt Nam và nhiều nước trên thế giới, hai cái tên thường xuyên được đặt lên bàn cân là Opuntia humifusa (xương rồng chịu lạnh có nguồn gốc Bắc Mỹ) và Opuntia ficus-indica (cây lê gai vùng bán khô hạn) [1, 4]. Nhiều người băn khoăn liệu khả năng sinh tồn ở vùng băng tuyết khắc nghiệt của O. humifusa có giúp loài cây này sở hữu hoạt tính sinh học vượt trội hơn so với người anh em lê gai O. ficus-indica hay không.
Thực tế nghiên cứu cho thấy, hai loài này phát triển các cơ chế trao đổi chất và hồ sơ hoạt chất rất khác biệt do môi trường sống phân hóa [1, 7]. Trong khi O. ficus-indica nổi bật về hàm lượng sắc tố betalain, chất xơ và anthocyanin, thì O. humifusa lại sở hữu các phân tử bảo vệ thẩm thấu đặc thù như mannitol và thành phần phenolic riêng biệt để chống chịu giá rét [1, 2, 7].
Cơ chế thích nghi môi trường tạo nên sự khác biệt hoạt chất
Để hiểu vì sao các hợp chất hoạt tính lại có sự phân hóa, cần nhìn vào cách thức hai loài thực vật này đối phó với điều kiện tự nhiên. Opuntia ficus-indica chủ yếu thích nghi với khí hậu khô hạn, sử dụng cơ chế chuyển hóa axit crassulacean (CAM) để tối ưu hóa việc giữ nước và phát triển quả mọng giàu sắc tố [4, 5]. Màu sắc bắt mắt của quả lê gai đến từ các nhóm sắc tố tự nhiên như betalain và carotenoid [1].
Ngược lại, Opuntia humifusa phân bố tự nhiên ở các vùng lạnh giá như miền nam Canada và miền đông nước Mỹ, nơi nhiệt độ có thể xuống cực thấp [2]. Để tồn tại qua mùa đông mà không bị đông đá dịch bào, O. humifusa phải tích lũy các phân tử đường đơn phân tử lượng thấp, mannitol và biến đổi đặc tính chất nhầy [2]. Sự điều chỉnh nội sinh này giúp làm giảm điểm đóng băng và hạn chế tình trạng mất nước tế bào [2].
Khả năng chịu lạnh và chất nhầy: Nghiên cứu sinh lý năm 1994
Một công trình khoa học thực nghiệm công bố năm 1994 đã tiến hành so sánh trực tiếp quan hệ nước và khả năng thích ứng nhiệt độ thấp giữa các loài xương rồng, bao gồm Opuntia humifusa, Opuntia ficus-indica và Opuntia streptacantha [2]. Nghiên cứu chỉ ra sự chênh lệch lớn về ngưỡng chịu lạnh: O. ficus-indica chỉ chịu được mức nhiệt không thấp hơn -10 độ C, trong khi O. humifusa có thể chịu đựng mức nhiệt tới -24 độ C [2].
Khi nhiệt độ ngày/đêm giảm thực nghiệm từ 30/20 độ C xuống 10/0 độ C, áp suất thẩm thấu của O. ficus-indica chỉ tăng thêm 0,10 MPa, còn ở O. humifusa mức tăng vọt lên tới 0,38 MPa [2]. Sự gia tăng áp suất này ở O. humifusa chủ yếu nhờ quá trình tổng hợp đường fructose, glucose, sucrose và đặc biệt là sự tích lũy một lượng lớn mannitol [2]. Lượng đường và mannitol dồi dào giúp bảo vệ màng tế bào và ngăn chặn quá trình đóng băng nội bào [2]. Về chất nhầy (mucilage), nghiên cứu ghi nhận hàm lượng chất nhầy tăng nhẹ ở cả hai loài khi tiếp xúc với nhiệt độ thấp [2]. Dữ liệu từ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) cho thấy sự hạn chế dịch chuyển của nước nội bào rõ rệt nhất ở O. humifusa, tương ứng với hàm lượng nước thấp hơn và hàm lượng chất tan phân tử nhỏ cao hơn [2].
So sánh betalain và hợp chất phenolic: Bằng chứng thực nghiệm năm 2020
Về mặt sắc tố và hợp chất chống oxy hóa, một nghiên cứu công bố năm 2020 đã phân tích đa dạng sinh học và định lượng hóa thực vật giữa các quần thể xương rồng [3]. Phương pháp trắc quang xác định betalain và phenol cho thấy sự biến thiên rõ rệt giữa các loài [3]. Quả của Opuntia ficus-indica cho thấy hàm lượng betalain cao nhất, bao gồm betaxanthin đạt 843,67 mg/100 g trọng lượng khô và betacyanin đạt 1400 mg/100 g trọng lượng khô, đi kèm hàm lượng polyphenol tổng số cao [3].
Khi phân tích qua sắc ký lỏng hiệu năng cao pha đảo (RP-HPLC), hồ sơ hợp chất phenolic đơn lẻ có sự khác biệt lớn theo loài [3]. Trong khi isorhamnetin-O-(di-deoxyhexosyl-hexoside) là hợp chất phổ biến trên nhiều giống, thì catechol lại là hợp chất phenolic chiếm ưu thế điển hình ở Opuntia humifusa với nồng độ 1,88 microgam/g trọng lượng khô [3]. Nghiên cứu cũng xác nhận sắc tố chiết xuất từ các loài xương rồng thể hiện hoạt tính khử gốc tự do mạnh mẽ với giá trị IC50 đạt tới 1 microgam/mL và có khả năng kháng các chủng vi khuẩn Gram dương và Gram âm với vòng ức chế lên tới 27 mm [3].
Hoạt tính sinh học của Opuntia ficus-indica qua các mô hình nghiên cứu
Phần lớn các nghiên cứu chuyên sâu về hoạt tính đường ruột và dầu hạt hiện nay đều tập trung vào Opuntia ficus-indica. Một nghiên cứu năm 2022 trên chuột cống nạp anthocyanin chiết xuất từ O. ficus-indica cho thấy sự thay đổi tích cực trong hệ vi sinh đường ruột [4]. Nhóm chuột dùng anthocyanin có sự sụt giảm vi khuẩn Proteobacteria, gia tăng Bacteroidetes và giảm tỷ lệ Firmicutes/Bacteroidetes xuống lần lượt còn 40,2%, 21,4% và 14,1% [4]. Ở cấp độ chi, lượng vi khuẩn có hại như Escherichia coli và Desulfovibrio giảm đáng kể, trong khi các lợi khuẩn như Prevotella, Lactobacillus tăng lên, Bifidobacterium có xu hướng đi lên và chi Akkermansia xuất hiện đặc thù [4]. Hoạt chất này cũng làm tăng nồng độ các axit béo chuỗi ngắn (axit axetic, propionic, butyric, i-butyric, i-valeric, valeric) trong đường ruột chuột [4].
Bên cạnh đó, nghiên cứu năm 2022 về dầu hạt O. ficus-indica vùng Taif cho thấy nồng độ axit linolenic chiếm ưu thế, tổng tocopherol đạt 24,02 microgam/mL, thành phần phenolic đạt 30,5 mg đương lượng axit gallic/mL dầu [5]. Dầu hạt thể hiện hoạt tính ức chế gốc tự do DPPH 89,2% ở liều 200 microlit/mL, kháng nấm Saccharomyces cerevisiae, ức chế dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt PC-3 và ức chế 22,67% virus HSV-2 ở nồng độ 300 microlit/mL [5]. Tinh dầu từ vỏ, thịt và hạt quả O. ficus-indica Sicily cũng được báo cáo năm 2013 là chứa các chất có đặc tính chống oxy hóa và kháng khuẩn [6].
Giá trị dinh dưỡng và sự đa dạng giữa các giống lê gai
Không chỉ dừng lại ở các hợp chất thứ cấp, dinh dưỡng cơ bản của quả Opuntia ficus-indica cũng rất phong phú. Nghiên cứu năm 2020 đánh giá quả O. ficus-indica qua các phương pháp xử lý nhiệt cho thấy quả tươi giàu vitamin E, lycopene, axit ascorbic (vitamin C), nicotinamide, axit folic cùng các khoáng chất: selen (0,38 microgam/g), đồng (23,84 microgam/g), sắt (94,32 microgam/g), mangan (13,68 microgam/g) và kẽm (188,44 microgam/g trọng lượng khô) [7]. Nghiên cứu lưu ý việc sấy khô bằng ánh nắng hoặc lò vi sóng làm giảm lượng vitamin đáng kể (p < 0,005), trong khi bảo quản đông lạnh giữ được hàm lượng vitamin gần như tương đương quả tươi (p > 0,05) [7].
Nghiên cứu năm 2025 phân tích các giống Opuntia (gồm ba giống O. ficus-indica đỏ, vàng, xanh và giống O. robusta) ghi nhận sự phân hóa lớn [8]. Giống O. ficus-indica vỏ xanh (OFI-GV) nổi bật về chất xơ hòa tan, chất xơ không hòa tan, magiê và stronti; giống vỏ vàng (OFI-YV) có nồng độ natri và canxi cao; trong khi giống vỏ đỏ (OFI-RV) có hàm lượng protein và glucose cao hơn [8]. Các loài xương rồng nói chung được tổng kết năm 2017 là nguồn cung cấp flavonoid, ascorbate, carotenoid, betalain và chất xơ dồi dào, mang lại tiềm năng hỗ trợ trong chế độ ăn cho các bệnh mạn tính như tiểu đường, béo phì và tim mạch [1].
Hiểu lầm thường gặp và giới hạn bằng chứng
Nhiều người lầm tưởng rằng loài cây chịu được lạnh khắc nghiệt như O. humifusa thì toàn bộ hoạt chất chống oxy hóa hay sắc tố cũng sẽ cao hơn cây sống ở vùng ấm. Dữ liệu thực nghiệm bác bỏ điều này: O. humifusa vượt trội về khả năng giữ nước thẩm thấu nhờ đường và mannitol, chứa hợp chất phenolic đặc trưng là catechol, nhưng hàm lượng sắc tố betalain (betaxanthin và betacyanin) lại thấp hơn O. ficus-indica [1, 7].
Một giới hạn quan trọng là các thử nghiệm điều hòa vi sinh đường ruột chỉ mới thực hiện trên chuột [4], các tác động kháng nấm, kháng virus hay tế bào ung thư của dầu hạt mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm và tế bào nuôi cấy [5]. Hiện chưa có dữ liệu lâm sàng đối đầu trực tiếp so sánh tác dụng điều trị trên người giữa O. humifusa và O. ficus-indica. Không thể coi các chiết xuất từ hai loài cây này là thuốc chữa bệnh thay thế cho phác đồ y khoa [1].
Ai nên thận trọng khi sử dụng?
Dù các sản phẩm từ Opuntia thường được dùng như thực phẩm, những người có cơ địa nhạy cảm vẫn cần lưu ý. Người dễ bị dị ứng với các chất tạo màu thực vật hoặc phấn hoa xương rồng cần kiểm tra phản ứng trước khi dùng dịch chiết [3]. Do các loài xương rồng có hàm lượng chất xơ dồi dào và khả năng sinh axit béo chuỗi ngắn tác động đến hệ tiêu hóa, việc tiêu thụ đột ngột một lượng lớn có thể gây khó chịu bụng [2, 4].
Người đang mắc các bệnh lý chuyển hóa mạn tính, đang điều trị thuốc tây y hoặc có các vấn đề về đường tiêu hóa cần tham khảo ý kiến bác sĩ trước khi sử dụng các sản phẩm bổ sung chiết xuất đậm đặc từ xương rồng. Các nghiên cứu hiện tại chưa đánh giá chi tiết tính an toàn trên phụ nữ mang thai và trẻ nhỏ, do đó các nhóm đối tượng này chỉ nên dùng ở mức độ thực phẩm thông thường khi có khuyến nghị chuyên môn.
Gợi ý áp dụng thực tế và chế biến
Khi ứng dụng các loại xương rồng vào đời sống dinh dưỡng, người tiêu dùng nên căn cứ vào mục đích sử dụng để lựa chọn sản phẩm phù hợp. Nếu tìm kiếm nguồn sắc tố tự nhiên betalain, các chất chống oxy hóa từ quả mọng hoặc chất xơ hòa tan hỗ trợ đường ruột, quả lê gai O. ficus-indica (đặc biệt là các giống có màu sắc đậm) là lựa chọn đã được phân tích rất kỹ [4, 7]. Để bảo toàn hàm lượng vitamin C, lycopene và vitamin E trong quả O. ficus-indica, phương pháp bảo quản đông lạnh là giải pháp tối ưu hơn so với việc phơi nắng hay sấy nhiệt cao [7].
Đối với Opuntia humifusa, các sản phẩm từ thân cây chịu lạnh thường đem lại giá trị từ các chất tan thẩm thấu tự nhiên và các dẫn xuất phenolic như catechol [1, 7]. Bất kể sử dụng loài nào, nên ưu tiên các nguồn gốc hữu cơ sạch gai, chế biến dạng tươi hoặc cấp đông đúng cách, và chỉ dùng với lượng vừa phải xen kẽ trong chế độ ăn uống cân bằng đa dạng hàng ngày.
